La géologie des briques

La brique commune est l'une de nos plus grandes inventions, une pierre artificielle. La maçonnerie transforme la boue à faible résistance en matériaux solides qui peuvent durer des siècles si on les prend en charge correctement.

L'ingrédient principal des briques est l'argile, un groupe de minéraux de surface qui résultent de l'altération des roches ignées. En soi, l'argile n'est pas inutile - faire des briques d'argile ordinaire et les sécher au soleil fait une "pierre" de construction solide. Le fait d'avoir du sable dans le mélange aide à empêcher ces briques de se fissurer.

L'argile séchée est peu différente de l'argile molle schiste argileux.

Beaucoup des bâtiments les plus anciens du début du Moyen-Orient étaient faits de briques séchées au soleil. Ceux-ci ont généralement duré environ une génération avant que les briques ne se détériorent à cause de la négligence, des tremblements de terre ou des intempéries. Avec de vieux bâtiments fondus en tas d'argile, les anciennes villes étaient régulièrement nivelées et de nouvelles villes construites sur le dessus. Au fil des siècles, ces monticules de ville, appelés tell, ont pris une taille considérable.

Faire des briques séchées au soleil avec un peu de paille ou de bouse aide à lier l'argile et donne le produit tout aussi ancien appelé adobe.

Les anciens Perses et Assyriens fabriquaient des briques plus solides en les rôtissant dans des fours. Le processus prend plusieurs jours, élevant la température au-dessus de 1000 ° C pendant environ un jour, puis refroidissant progressivement. (Ceci est beaucoup plus chaud que la torréfaction ou la calcination douce utilisée pour préparer terrains de baseball.) Les Romains ont avancé la technologie, comme ils l'ont fait avec le béton et la métallurgie, et ont répandu la brique cuite dans chaque partie de leur empire.

La briqueterie est restée fondamentalement la même depuis. Jusqu'au 19ème siècle, chaque localité possédant un gisement d'argile a construit sa propre briqueterie car le transport était si cher. Avec l'essor de la chimie et la révolution industrielle, les briques ont rejoint acier, verre et béton comme matériaux de construction sophistiqués. Aujourd'hui, la brique est fabriquée dans de nombreuses formulations et couleurs pour une variété d'applications structurelles et cosmétiques exigeantes.

Au cours de la période de cuisson, l'argile de brique devient une roche métamorphique. Les minéraux argileux se décomposent, libèrent de l'eau liée chimiquement et se transforment en un mélange de deux minéraux, le quartz et la mullite. Le quartz cristallise très peu à cette époque, restant dans un état vitreux.

Le minéral clé est la mullite (3AlO₃· 2SiO₂), un mélange de silice et d'alumine qui est assez rare dans la nature. Il est nommé pour son occurrence sur l'île de Mull en Ecosse. Non seulement la mullite est dure et tenace, mais elle se développe également en cristaux longs et minces qui fonctionnent comme la paille en adobe, liant le mélange dans une poignée imbriquée.

Le fer est un ingrédient moindre qui s'oxyde en hématite, ce qui explique la couleur rouge de la plupart des briques. D'autres éléments, notamment le sodium, le calcium et le potassium, aident la silice à fondre plus facilement, c'est-à-dire qu'ils agissent comme un flux. Tous ces éléments sont des parties naturelles de nombreux gisements d'argile.

La Terre est pleine de surprises - considérez réacteurs nucléaires naturels qui existait autrefois en Afrique - mais pourrait-elle naturellement produire de la vraie brique? Il existe deux types de contact métamorphisme à envisager.

Premièrement, que se passe-t-il si du magma très chaud ou de la lave en éruption engloutit un corps d'argile séchée d'une manière qui permet à l'humidité de s'échapper? Je donnerais trois raisons qui excluent cela:

• 1. Les laves sont rarement aussi chaudes que 1100 ° C.
• 2. Les laves se refroidissent rapidement une fois qu'elles engloutissent les roches de surface.
• 3. Les argiles naturelles et les schistes enfouis sont humides, ce qui tirerait encore plus de chaleur de la lave.

La seule roche ignée avec suffisamment d'énergie pour avoir même une chance de tirer la brique appropriée serait la lave superhot connue sous le nom de komatiite, qui aurait atteint 1600 ° C. Mais l'intérieur de la Terre n'a pas atteint cette température depuis le début du Protérozoïque il y a plus de 2 milliards d'années. Et à ce moment-là, il n'y avait pas d'oxygène dans l'air, ce qui rend la chimie encore plus improbable.

Sur l'île de Mull, la mullite apparaît dans des mudstones cuits dans des coulées de lave. (Il a également été trouvé dans pseudotachylites, où le frottement sur les failles chauffe la roche sèche à la fonte.) Ce sont probablement loin de la vraie brique, mais vous devriez y aller vous-même pour vous en assurer.

Deuxièmement, que se passerait-il si un véritable incendie pouvait cuire le bon type de schiste sableux? En fait, cela se produit dans les pays charbonniers. Les incendies de forêt peuvent commencer à brûler des lits de charbon, et une fois allumés, ces incendies de charbon peuvent durer des siècles. Effectivement, les feux de charbon sus-jacents de schiste peuvent se transformer en une roche rouge et assez proche de la vraie brique.

Malheureusement, cet événement est devenu courant lorsque des incendies d'origine humaine se déclarent dans les mines de charbon et les tas de chaumes. Une part importante des émissions mondiales de gaz à effet de serre provient des feux de charbon. Aujourd'hui, nous surpassons la nature dans cette obscure cascade géochimique.